大直徑鉆孔灌注樁施工常見事故處理與預防研究

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引言

鉆孔灌注樁因其單樁承載力高、施工工藝成熟、對周圍土體擾動小、適用地層廣泛等優點，在跨海橋梁、高層建筑和工業廠房等建（構）筑物基礎中得到廣泛地應用[1]。與此同時，隨著超高層建筑、海上風電以及公鐵兩用橋等的建設發展，對樁的承載力要求越來越高，導致大于或等于2.5m的大直徑樁不斷出現。而大直徑鉆孔灌注樁在鉆進成孔過程中會因施工工藝、地質條件、操作不當、機械故障等原因，發生斜孔、塌孔、埋鉆、卡鉆、串孔等常見質量事故[2]，如處理不當，不但會耽誤工期、造成巨大的經濟損失，而且給工程造成嚴重質量缺陷。

1 斜孔事故

1.1 工程背景

某橋梁主墩樁的設計直徑2.8m，樁長為85m，共計18根。樁基下臥地層分別為：雜填土、粉質粘土、粉土、粉砂、中砂、砂礫、全風化砂質泥巖、強風化砂質泥巖、中風化砂質泥巖，基樁入巖深度達31.5m。鉆孔樁施工采用ZJD4000氣舉反循環鉆進，其中8#孔成孔后使用超聲波檢孔儀檢查發現從入巖面開始發生斜孔40cm，垂直度超標。

1.2 事故處理

主要原因是①地層軟硬交界面，導致鉆頭向軟地層傾斜鉆進。②配重配置不夠導致孔底壓力不足，使得鉆頭打偏。③操作人員責任意識不強，在鉆頭入巖時沒有注意到進尺速度和鉆機扭矩變化，也沒有對渣樣進行及時地分析，進而未調整鉆進參數。處理步驟：①適當加大鉆頭直徑，把鉆機移動位置后進行掃孔,然后進行檢測。②掃孔后檢測不合格，灌注混凝土至孔斜位置以上50cm，然后重新成孔并檢測。③后續施工鉆頭增加配重15t。預防措施主要有①鉆機進場前對場地進行加固或硬化處理，確保作業區域基礎穩固；②護筒垂直度滿足設計和施工要求；③鉆機就位開鉆前做好“三點一線”的檢查，過程中定期每班校正；④鉆具入孔前，再次進行檢查，對存在質量缺陷或變形的鉆桿禁止使用，并對鉆頭焊縫部位100%檢查；⑤遇巖面斜理發育或裂隙發育地層、軟硬互層等地層，要輕壓慢鉆，待鉆頭體完全進入下覆地層后，再進入正常鉆進。

2 埋鉆事故

2.1 工程背景

某橋主墩樁的設計樁徑2.5m，平均樁長約為68.35m，為嵌巖樁，共計28根。地層自上而下依次為淤泥、淤泥質粘土、粉質粘土、粉砂、粗砂、粉質粘土、砂巖、灰巖和花崗巖。樁基施工采用ZJD3500氣舉反循環鉆進成孔，其中5#樁孔在動力頭彎管更換維修完成準備循環時，發現不能正常上水循環，提拉鉆桿無反應且不能旋轉，把測繩放入孔內測得孔底沉渣覆蓋鉆頭配重之上約2.5m，判斷發生埋鉆事故。

2.2 事故處理

主要原因是①泥漿性能較差，含砂率高。②作業人員操作不當，在停機維修時將鉆頭留置在孔底。③鉆具結構配置不當，設計孔徑2.5m，配重塊直徑達到2.4m，配重塊邊緣與孔壁間間距太窄，間隙填充沉渣后就不能上提鉆頭。處理步驟：①下導管進行氣舉反循環清孔，清除配重頂端沉渣，同時開啟除砂器除砂，降低泥漿含砂率。②將配重頂面沉渣清除后，使用鋼制風管沿孔壁插入配重塊與孔壁空隙，通過風管送風，將配重塊與孔壁間的鉆渣吹開，并用導管清渣，直至風管下到鉆頭底部。③按步驟②依次將鉆頭周邊清理干凈。④再從鉆桿內部進行反循環清碴，將鉆桿內沉碴清理干凈，并使鉆桿內外貫通。⑤沉碴清理完畢后，啟動鉆機，邊旋轉與提動鉆桿，將被埋鉆頭提出孔外。預防措施主要有①針對不同的地層、選用合理的鉆進參數、改進鉆頭的內頂角，調整泥漿指標；②定期對泥漿性能指標進行檢查，嚴格控制含砂率、粘度和比重，控制護筒內水頭比外部高不少于1.5m；③嚴防糊鉆，及時觀查出渣、出水情況，發現不正常，及時提出鉆錐檢查；④控制配重直徑，其至少應比設計孔徑小15cm；⑤遇到坍方或其他原因造成埋鉆時，應使用空氣吸泥機吸走埋鉆的泥沙，提出鉆頭，或者采用護筒跟進的方式護壁、清渣提出鉆頭。

3 卡錘事故

3.1 工程背景

某大橋南岸主墩樁設計直徑2.5m，樁長均為65.5-85.4m，共計60根。樁基下臥基巖為花崗巖，入巖深度達9m，且巖石傾斜角度較大。地層自上而下為素填土、淤泥、粉質粘土、粉砂、粗砂、粉質粘土、粗砂、砂質粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖。樁基成孔采用JK-16沖擊鉆正循環鉆進，錘頭為五瓣錘，其中116-19#樁孔鉆進至孔深68.8m后，開始提錘檢查，但在距離孔底1.1m處發生卡錘。

3.2 事故處理

主要原因是①錘頂的轉向環不靈敏，不能均勻地沖擊樁孔，造成孔型不圓。②巖石傾斜角度較大，沖程、沖擊頻率不恰當，發生了斜孔。③泥漿含砂率大，沒有及時除渣，導致底部含砂過多,提鉆過程中孔壁對鉆頭產生較大的摩擦力。處理步驟：①首先進行清孔調漿，采用鉆機嘗試向上提拉錘頭。②不成功后，使用導管對錘頭周圍的鉆渣進行擾動后再提拉。③仍不成功，采用小錘頭錘擊振動使原鉆頭周圍土體松動（也可增加輔助提升設備或采用孔底爆破方式），然后提出錘頭。預防措施主要有①熟悉地質勘察資料，不同地層采用不同的鉆進參數，特別是沖程的選擇。②錘頭維修后不能增加錘頭直徑，下放提升時緩慢進行。③孔口進行嚴格圍護，防止異物掉入孔內。④防止塌孔。

4 串孔事故

4.1 工程背景

某大橋CB04段共計442根嵌巖樁。下臥地層主要為：軟土+粘性土+砂層+強風化花崗巖+中風化花崗巖。施工采用ZJD4000氣舉反循環成孔，其中5#樁已完成鉆孔工作，處于停機待檢狀態；相鄰3#樁鋼筋籠安放到位并開始混凝土灌注，當灌注混凝土面至平臺18m處，孔內水位急劇下降至平臺38m處。而此時5#樁孔內水位瞬間滿出，使用測繩測量孔深，孔底距平臺僅48.56m，確定3#、5#樁孔發生串孔。

4.2 事故處理

處理方案：①3#孔采用間歇灌注完成。②待3#孔混凝土強度達到設計強度的75%后，采用沖擊鉆對5#樁重新成孔。預防措施主要有①采取跳打施工，相鄰施工樁孔距離應大于3.5倍樁直徑。②控制好混凝土的灌注速度。③防止塌孔。

5 塌孔事故

5.1 工程背景

某大橋CB03標32-3號樁于6月14日鉆進至-87.3米時動力頭氣封損壞，修理后重新鉆進時發現上水不正常且鉆機蹩鉆厲害無法鉆進，提鉆到護筒內用測繩測孔深，發現只有-68米，塌孔事故。

5.2 事故處理

分析如下：①泥漿性能差，施工中比重下降到1.0，粘度16.7s；②泥漿漏失嚴重，施工人員未及時補漿，導致水頭下降達2m；③現場操作人員經驗不足。處理方案：①造漿和補漿后，采用導管進行清孔換漿；②清孔中出現漏漿現象，采用鋸末、水泥、CMC纖維素等堵漏材料堆漏；③等孔內穩定后，重新鉆進。預防措施主要有①護筒長度滿足要求且進入穩定地層不少于1m。②監控泥漿指標和泥漿液面高度。

6 結論

本文根據具體工程案例詳述了大直徑樁施工中常見事故的處理和預防措施，希望對事故預防和處理有所幫助，并期結合其它措施的有效落實，更好的杜絕或減少事故的發生。